[發明專利]一種地磁環境下衛星磁測試外干擾磁場閉環控制方法

在審

• 申請號: 201410736846.1
• 申請日: 2014-12-04
• 公開（公告）號: CN104535941A
• 公開（公告）日: 2015-04-22
• 發明（設計）人: 吳衛權;王欽;柳金生;王浩;孫曉春;謝永權;王韜
• 申請（專利權）人: 上海衛星裝備研究所
• 主分類號: G01R33/00
• 分類號: G01R33/00
• 代理公司: 上海漢聲知識產權代理有限公司 31236
• 代理人: 郭國中

技術領域

本發明涉及衛星測量技術領域，具體涉及一種地磁環境下衛星磁測試外干擾磁場閉環控制方法。

背景技術

地磁場中影響衛星磁試驗精度的因素很多，如果不考慮磁測儀器、控制設備、測試方法等引起的誤差，僅從磁環境變化角度來考慮，影響衛星磁測量的外干擾磁場主要有地磁場波動和環境磁場干擾。地磁場背景噪聲增大就會淹沒被測衛星磁場的部分真實信號，尤其是測量某些小磁矩衛星，情況更是如此。環境磁場干擾(下稱：工業磁場干擾)主要來自衛星磁試驗設備附近的輸電線、公路上運動的車輛、大型工廠、變電站等所有產生磁性的物體對衛星磁試驗產生的干擾。地磁場波動和工業磁場干擾是影響衛星磁測試精度的主要因素。

原低磁實驗室，經長期24小時監測白天外干擾磁場波動達20nT以上，當附近技術廠房行車等機器運轉后，磁場波動達40nT左右。使得試驗在白天無法進行(根據國內外試驗標準規定：外干擾磁場波動小于3nT是衛星磁試驗數據有效性的判據)。因此，如何避免和控制地磁場波動和工業磁場干擾對地磁環境下衛星磁測試的影響，保證衛星全天時磁測試試驗精度，是地磁環境下衛星磁測試試驗中必須解決的重要內容。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是，針對地磁環境下衛星磁矩測試時，外干擾磁場影響衛星磁試驗精度問題，通過增設監測外干擾磁場傳感器，外干擾場源和衛星近場特性分析，采集衛星磁場傳感器和監測外干擾磁場傳感器之間的合理布局，新的數據處理方法和控制軟件使用，解決監測外干擾場源傳感器接收信號和采集衛星磁場傳感器接收信號之間同步性、等效性、一致性等關鍵技術；在不建大型零磁試驗設備條件下，實現衛星磁測試局域動態磁環境下，外干擾磁場有效閉環控制、自動跟蹤、補償和修正；使衛星整星磁試驗在白天能夠避免受各種外干擾場的影響；獲得地磁環境下衛星24小時“準零磁”環境試驗條件。

為解決上述技術問題，本發明的實施例提供一種地磁環境下衛星磁測試外干擾磁場閉環控制方法，包括如下步驟：

S1、地磁環境下衛星磁測試誤差模型分析；

S2、地磁環境下衛星磁測試外干擾場源分析；

S3、地磁環境下衛星磁測試外干擾場源控制方法；

S4、地磁環境下衛星磁測試外干擾場閉環控制方法的試驗驗證。

作為優選，所述的磁測試誤差模型為：

M＝M_真+M_誤差＝α(B_真+B_波動)×r³

式中：

M——試驗獲取的衛星磁矩，A·m²；

M_真——衛星實際磁矩，A·m²；

M_誤差——試驗誤差產生的磁矩，A·m²；

α——與測試距離相關的常數；

B_真——衛星實際產生的磁感應強度，nT；

B_波動——外干擾磁場(地磁場波動和工業干擾場)引起的磁感應強度，nT；

r——探頭中心到試件中心的距離，m。

作為優選，所述的步驟S1包括如下步驟：

S11、按磁試驗要求和設備操作規程調試測試設備；

S12、在起吊區(距測試中心較遠)把衛星置于無磁轉臺上；

S13、在測試中心區地磁東西(Y向)軸線上，根據衛星尺寸、估算的磁矩和磁傳感器靈敏度，在規定的距離范圍內放置若干臺三分量采集磁傳感器；

S14、調節采集磁傳感器Y軸使其輸出小于50nT；

S15、按監測傳感器布局距離規則放置監測傳感器；

S16、調節監測磁傳感器Y軸使其輸出小于50nT

S17、啟動控制模塊使各磁傳感器輸出歸零；

S18、按試驗技術文件要求，選擇衛星工作狀態；

S19、推入轉臺至中心區；

S110、繞Z軸每隔10°作360°旋轉，磁強計測量衛星實際產生的磁感應強度值；

S111、觀測采集傳感器0度與360度的磁場變化值；

S112、使得轉臺繞0°至360°一周后磁傳感器測得的磁場數據波動小于3nT；

S113、衛星磁矩值獲取。

作為優選，所述外干擾場源主要分析要素包括外干擾源場(地磁場波動、工業干擾場)的靜動態物理模型、干擾源場特性分析，交直流、磁性物體等外干擾源量值分析，外干擾源場均勻性、梯度特性分析。